Primary evaluation of a new 3-hydroxyquinazoline derivative initial – a potential inducer of ferroptosis antitumour activity

Ekaterina V. Sanarova; Санарова Е. В.; Larisa M. Borisova; Борисова Л. М.; Marina P. Kiseleva; Киселева М. П.; Ludmila L. Nikolaeva; Николаева Л. Л.; Dmitriy V. Gusev; Гусев Д. В.; Vasiliy N. Osipov; Осипов В. Н.; Olga L. Orlova; Орлова О. Л.; Irina S. Golubeva; Голубева И. С.; Anna V. Lantsova; Ланцова А. В.

doi:10.17650/1726-9784-2025-24-4-56-63

Primary evaluation of a new 3-hydroxyquinazoline derivative initial – a potential inducer of ferroptosis antitumour activity

Authors: Sanarova E.V.¹, Borisova L.M.¹, Kiseleva M.P.¹, Nikolaeva L.L.¹^,2, Gusev D.V.¹, Osipov V.N.¹, Orlova O.L.¹, Golubeva I.S.¹, Lantsova A.V.¹
Affiliations:
1. N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of Russia
2. I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenovskiy University), Ministry of Health of Russia
Issue: Vol 24, No 4 (2025)
Pages: 56-63
Section: ORIGINAL REPORTS
Published: 17.12.2025
URL: https://bioterapevt.abvpress.ru/jour/article/view/1530
DOI: https://doi.org/10.17650/1726-9784-2025-24-4-56-63
ID: 1530

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Background. Ferroptosis, a non-apoptotic, iron-dependent form of regulated cell death in which membrane phospholipid peroxidation products accumulate within the cell, was discovered relatively recently. Numerous scientific publications in recent years indicate that ferroptosis can lead to the tumor cells death that survive chemotherapy. Therefore, ferroptosis as an alternative pathway for cell death raises hope for new opportunities for the modern anticancer drug therapy development and improvement. 3-Hydroxyquinazoline derivatives as ferroptosis inducers are promising pharmacological substances with pronounced ferroptotic activity.

Aim. To conduct a preliminary assessment of the new domestic derivative of 3-hydroxyquinazoline (OVF-009), antitumor activity, a potential ferroptosis inducer, in mouse tumor growth models administered via two routes of administration (intraperitoneal and oral).

Materials and methods. Original substance OVF-009, excipients (Kolliphor ELP, ethanol 95 %, Kollidon 17 PF, sodium hydroxide, phosphate buffer, etc.); technological methods; immunocompetent mice, tumor models (Lewis lung epidermoid carcinoma, melanoma B-16, cervical cancer CC-5, breast adenocarcinoma Ca-755); biological methods described in the guidelines for drugs antitumor activity preclinical studies. The antitumor effect was assessed by tumor growth inhibition (TGI) of animals treated with OVF-009, compared with animals in the control group.

Results. During the technological stage of the work, an OVF-009 oral dosage form based on corn oil was obtained. For intraperitoneal administration, a previously developed solution based on hydrogenated castor oil was used. The result of the experiments on mice tumor models showed the maximum antitumor effect on melanoma B-16 of 75 % TGI on the 8^th day after the end of administration, with Lewis lung epidermoid carcinoma, a high but short-term effect of TGI = 84 % on the 1^st day with intraperitoneal administration. With per os administration, the best results were obtained with Ca-755 and CC-5: with Ca-755, a significant antitumor effect was shown with TGI = 76–77 % (p < 0.05) up to the 8^th day after the end of administration; with CC-5, TGI = 73–68 % (p < 0.05) was noted from the 8^th to the 16^thday of observation.

Conclusion. The obtained results on the OVF-009 antitumor activity in mouse tumor models indicate the promise of this original substance continuing in-depth preclinical studies.

Keywords

quinazoline derivative, ferroptosis, antitumour activity, dosage form, route of administration

Full Text

Введение

Рак является одной из ведущих причин смертности в мире и представляет огромную угрозу здоровью человечества [1]. Согласно отчету Минздрава России за 2023 г. заболеваемость злокачественными опухолями увеличилась на 7,6 % по отношению к таковому показателю 2022 г. По данным Ассоциации онкологов России, в 2023 г. в Российской Федерации выявлены рекордные за все время 674 587 случаев злокачественных новообразований [2]. Эти показатели неутешительны и заставляют ученых, работающих в области повышения эффективности терапии рака, искать новые пути решения этой глобальной проблемы.

Преднамеренная индукция одного из видов гибели опухолевых клеток является ключевым компонентом современного лечения рака. В соответствии с отличительными морфологическими особенностями механизмы гибели клеток обычно делят на 3 основные категории: апоптоз, аутофагия и некроз. В настоящее время традиционные стратегии противоопухолевой терапии, включая лучевую терапию и химиотерапию, в большей степени направлены на индуцирование апоптоза опухолевых клеток. Однако эти неспецифические методы лечения не только убивают раковые клетки, но и повреждают нормальные, что приводит к серьезным побочным реакциям терапии. Более того, многие опухолевые клетки проявляют внутреннюю лекарственную устойчивость или становятся невосприимчивыми после длительной химиотерапии. Недавние исследования продемонстрировали: опухолевые клетки, невосприимчивые к традиционным методам лечения, сохраняют или приобретают чувствительность к ферроптозу, и это позволяет надеяться на то, что ферроптоз может быть многообещающей мишенью для терапии рака [3].

Впервые о ферроптозе как о типе железозависимой программируемой гибели клетки сообщили в 2012 г. после его открытия исследователями Колумбийского университета (США) [4]. Ферроптоз обусловлен железозависимым перекисным окислением фосфолипидов мембран и морфологически, биохимически и иммунологически отличается от традиционных путей клеточной гибели [5]. Клетки, подвергающиеся ферроптозу, имеют сморщенные митохондрии, уменьшенные или отсутствующие митохондриальные кристы, а также разрывы плазматической и внешней митохондриальной мембран, ядро остается целым (рис. 1). С точки зрения биохимических характеристик перегрузка окислительно-восстановительным действием железа, перекисное окисление липидов и дефектное восстановление перекисью липидов рассматривают как 3 основных признака ферроптоза [6]. Повышенный уровень железа способствует выработке активных форм кислорода в клетках, инициируя реакцию Фентона, которая, в свою очередь, приводит к ферроптозу в результате окислительного повреждения клеток [7].

Рис. 1. Структурные и морфологические изменения в клетке при ферроптозе [5]

Fig. 1. Structural and morphological changes in the cell during ferroptosis [5]

Применение лекарственных средств, способных индуцировать ферроптоз в опухолевых клетках, является инновационной стратегией лечения опухолей. Индукторы ферроптоза, такие как эрастин, сульфасалазин, RSL3 и др., продемонстрировали эффективность в ингибировании роста опухоли на экспериментальных моделях животных [8]. Примечательно, что некоторые индукторы ферроптоза, включая сульфасалазин, сорафениб, были синтезированы и изучены до обнаружения ферроптоза и одобрены Управлением по контролю пищевых продуктов и лекарств США для клинического применения для других мишеней. Производное хиназолина эрастин (рис. 2, б) в настоящее время является эталонным веществом, применяемым в научных исследованиях для индукции ферроптоза и оценки его уровня в различных по морфологии клетках и тканях [9].

Рис. 2. Структурная формула производного 3-гидроксихиназолина OVF-009 (а) и эрастина (б) – известного индуктора ферроптоза

Fig. 2. Structural formula of derivative of 3-hydroxyquinazoline OVF-009 (а) and erastin (б), a well-known inducer of ferroptosis

Другая перспективная стратегия предполагает сочетание индукции ферроптоза с существующими методами лечения опухоли, такими как лучевая терапия, фотодинамическая терапия и химиотерапия, при этом индукторы ферроптоза повышают чувствительность опухоли к этим методам лечения [10].

Производные хиназолина представляют собой обширный класс органических соединений. В зависимости от числа, природы и места присоединения заместителей к хиназолиновому ядру реализуются разные механизмы биологического действия, которые обеспечивают широкий спектр биологических свойств, таких как противоопухолевая, противовоспалительная, противовирусная и гипотензивная активность. Недавно опубликованы данные о способности производных 3-гидроксихиназолина индуцировать ферроптоз и вызывать гибель резистентных клеток рака молочной железы [11]. Это указывает на целесообразность синтеза новых соединений на основе хиназолина и открывает возможности для повышения с их помощью эффективности противоопухолевой терапии.

В Научно-исследовательском институте экспериментальной диагностики и терапии опухолей НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина разработан способ получения, проведен синтез ряда новых производных хиназолина и активно изучаются их механизм действия и биологическая активность [12, 13]. На этапе исследований in vitro получены многообещающие данные для соединения OVF-009 – производного 3-гидроксихиназолина. Доказано, что это соединение, так же как эрастин, вызывает гибель клеток меланомы Mel Z неапоптотическим путем, поскольку нет характерных для апоптоза морфологических признаков – конденсации ядра и фрагментации ДНК. Вторым подтверждением неапоптотической гибели клетки является индуцированная OVF-009 гибель клеток в присутствии панкаспазного ингибитора апоптоза zVAD-fmk. На гибель клеток меланомы Mel Z, индуцированной соединением OVF-009, не оказывало влияния присутствие ингибитора аутофагии – хлорокина. Однако наличие дефероксамина, хелатора железа, практически полностью блокировало гибель клеток меланомы после обработки соединением OVF-009. Аналогичная закономерность наблюдалась и для клеток рака толстой кишки НСТ-116. Таким образом, все изложенное подтверждает, что OVF-009 индуцирует в клетках меланомы Mel Z и рака толстой кишки НСТ-116 ферроптоз [12].

В клетках меланомы Mel Z и рака толстой кишки НСТ-116 также провели оценку уровня перекисного окисления липидов, вызванного OVF-009 в сравнении с эрастином с помощью флуорофора С11-BODIPY (Sigma, США). Уровень перекисного окисления липидов, индуцируемого 10 мкМ OVF-009, превышал уровень перекисного окисления липидов, индуцированного эрастином на 22 ± 2 и 30 ± 2 % в клетках Mel Z и в клетках НСТ-116 соответственно. Полученные результаты позволили говорить о перспективности разработки модели лекарственной формы для данного вещества, обладающего более выраженной ферроптотической активностью, чем эрастин [12].

Цель исследования – первичная оценка противоопухолевой активности нового отечественного производного 3-гидроксихиназолина OVF-009 – потенциального индуктора ферроптоза на моделях опухолевого роста мышей при двух путях введения (внутрибрюшинном и пероральном).

Материалы и методы

Объект исследования

Оригинальное соединение OVF-009 – бензил 2-((2-(3,5-диметил-1Н-пиразол-1-ил)-6-хлор-4-оксохиназолин-3(4Н)-ил)окси) ацетат синтезировано в лаборатории химического синтеза НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина. Данное вещество, так же как и эрастин, нерастворимо в воде, однако обладает растворимостью в маслах и диметилсульфоксиде.

Получение водных растворов OVF-009 для внутрибрюшинного введения

Метод подробно описан в работе Е. В. Санаровой и соавт. [14]. Следует отметить, что в настоящем исследовании использовали оптимизированный состав водного раствора, содержащего OVF-009 – 0,25 %, Kolliphor ELP (гидрогенизированное касторовое масло производства BASF, Германия) – 10 %, этанол («Константа-Фарм М», Россия) – 10 % и Kollidon 17 PF (BASF, Германия) – 16 %. Указанный раствор в дальнейшем удалось лиофилизировать и тем самым повысить его стабильность.

Получение масляных растворов OVF-009 для перорального введения

В связи с плохой растворимостью OVF-009 в воде и растворимостью в маслах были также приготовлены масляные растворы для перорального введения на основе кукурузного масла. В экспериментах использовали этот вид масла в связи с его хорошей растворяющей способностью и удовлетворительной переносимостью животными.

На аналитических весах Sartorius 2405 (Sartorius AG, Германия) в стеклянный стакан объемом 10 мл отвешивали субстанцию OVF-009 (из расчета концентрации в конечном растворе 5 мг / мл) и к отвешенной субстанции приливали рассчитанный объем кукурузного масла (Sigma-Aldrich (Merck), США), выдерживали 5–10 мин при комнатной температуре и нагревали до 60 ºС, при наличии нерастворившихся частиц обрабатывали в ультразвуковой ванне Cole-Parmer 8853 Ultrasonic Cleaner (Cole-Parmer, США) до получения прозрачного раствора без видимого осадка.

Исследования специфической противоопухолевой активности растворов OVF-009 in vivo

Эксперименты in vivo выполняли в соответствии с методическими рекомендациями [15]. Половозрелых мышей-самок гибридов F1 (C57Bl / 6 × DBA / 2) и CBA / Lac массой тела 20–22 г содержали в виварии при естественном освещении, на стандартном рационе питания и свободном доступе к воде [16].

Оценку противоопухолевой активности исследуемого соединения – индуктора ферроптоза – проводили на перевиваемых опухолях мышей: эпидермоидной карциноме легкого Lewis (LLC), меланоме В-16, аденокарциноме молочной железы Са-755 и раке шейки матки РШМ-5. Штаммы опухолей получены из банка опухолевых штаммов НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина. Штаммы поддерживали стандартными серийными перевивками на самках линии С57Вl / 6 каждые 12–14 дней: LLC – внутримышечно, В-16 и Са-755 – подкожно. РШМ-5 поддерживали на самках линейных мышей CBA / Lac каждые 19–20 дней подкожно. В опытах использованы 3–6-й пассажи in vivo. Трансплантацию опухолей в экспериментах выполняли по стандартной методике, принятой в НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина. LLC, В-16 и Са-755 перевивали самкам гибридов F1 (C57Bl / 6 × DBA / 2), РШМ-5 перевивали самкам линии СВА / Lac. Для трансплантации опухолевую ткань измельчали ножницами до гомогенной консистенции, добавляли среду 199 («ПанЭко», Россия) до соотношения 1:10 и 0,5 мл (50 мг опухолевой массы) полученной суспензии вводили мышам подкожно в область правой подмышечной впадины [15]. Группы животных формировали с учетом получения статистически достоверных результатов: контрольная группа состояла из 10 мышей, опытные группы – из 6 мышей.

Субстанцию OVF-009 вводили мышам ежедневно в течение 5 дней с интервалом 24 ч в дозах 50 и 75 мг / кг внутрибрюшинно и в дозе 150 мг / кг перорально (per os). Начало введения – через 48 ч после трансплантации опухоли.

Противоопухолевый эффект соединения оценивали по торможению роста опухоли (ТРО, %) у подопытных животных по сравнению с контрольными животными [15]. Минимальным критерием активности являлось ТРО ≥ 50 %. Эффективными считали дозы, вызывающие ТРО ≥ 70 % c сохранением значимого эффекта не менее 7 сут. Полученные результаты обрабатывали статистически с использованием компьютерной программы Statistica 6.0. Различия между сравниваемыми группами считали статистически достоверными при р < 0,05.

Результаты и обсуждение

Первичную оценку противоопухолевой активности труднорастворимой субстанции OVF-009 проводили при внутрибрюшинном пути введения мышам с перевитыми опухолями – LLC и меланомой В-16, входящими в обязательный перечень к изучению спектра противоопухолевой активности.

Ранее нами были проведены расширенные технологические исследования, направленные на получение раствора субстанции OVF-009 с целью оценки ее противоопухолевой активности при проведении биологических экспериментов на животных [14]. Раствор на основе гидрогенизированного касторового масла, содержащий 2,5 мг / мл действующего вещества, вводили мышам внутрибрюшинно первоначально в дозе 50 мг / кг. В результате на меланоме В-16 не было получено значимого эффекта (максимальное ТРО на 4-й день после окончания введения составило 37 %), на LLC эффект был кратковременный, начиная с 60 % ТРО в 1-й день после окончания введения, к 8-му дню значение ТРО падало до 29 % (рис. 3). В следующем опыте на тех же опухолевых моделях при таком же пути введения терапевтическая доза была увеличена до 75 мг / кг. При этом максимальный эффект на меланоме В-16 составил 75 % ТРО на 8-й день после окончания введения, на опухоли LLC эффект был высоким, но кратковременным и составил 84 % ТРО только в 1-й день после окончания введения модельного раствора (см. рис. 3).

Рис. 3. Противоопухолевая эффективность раствора ОVF-009 при 5-кратном внутрибрюшинном введении мышам (*p < 0,05 по сравнению с контрольной группой в рамках 1 опухолевой модели и 1 дозы, по дням после окончания введения модельного раствора)

Fig. 3. Antitumour efficacy of OVF-009 solution when administered fivefold intraperitoneally to mice (*p < 0.05 compared to the control group within one tumor model and one dose, by days after cessation of administration of the modeling solution)

По имеющимся данным о физико-химических свойствах соединения ОVF-009, оно достаточно хорошо растворимо в маслах, что позволило создать экспериментальную модель лекарственной формы для перорального введения в виде масляного раствора. Удалось получить истинный стабильный раствор с максимальной концентрацией действующего вещества 5,0 мг / мл. Исследование противоопухолевой активности масляного раствора ОVF-009 проводили при 5-дневном введении per os в дозе 150 мг / кг (такая доза обеспечивала максимально возможный объем введения). В исследовании использовали те же перевитые мышам опухолевые модели LLC и В-16, что и при внутрибрюшинном введении. Уровень терапевтической эффективности при пероральном введении был сопоставим с таковым при внутрибрюшинном введении: ТРО на обеих опухолевых моделях не превышало минимального критерия активности (рис. 4).

Рис. 4. Противоопухолевая эффективность масляного раствора ОVF-009 при пероральном введении мышам в дозе 150 мг / кг в течение 5 дней (*p < 0,05 по сравнению с контрольной группой в рамках одной опухолевой модели, по дням после окончания введения модельного раствора). LLC – эпидермоидная карцинома легкого Lewis; В-16 – меланома; РШМ-5 – рак шейки матки; Са-755 – аденокарцинома молочной железы

Fig. 4. Antitumor efficacy of OVF-009 oil solution when administered orally to mice at a dose of 150 mg / kg for 5 days (*p < 0.05 compared to the control group within one tumor model, by days after cessation of administration of the modeling solution). LLC–Lewis lung epidermoid carcinoma; B-16 – melanoma; CC-5 – cervical cancer; Ca-755 – breast adenocarcinoma

Дальнейшие исследования проведены на опухолевых моделях аденокарциномы молочной железы Са-755 и РШМ-5 мышей (см. рис. 4). На Са-755 получен значимый противоопухолевый эффект: ТРО составило 76–77 % (p < 0,05 к контролю) с 1-го по 8-й день после окончания введения. На РШМ-5 эффективность ТРО составила 37–68 % (p < 0,05) с 1-го по 8-й день после окончания введения модельного раствора, при продолжении эксперимента высокий уровень противоопухолевой активности сохранялся на уровне ТРО = 73–68 % (p < 0,05) до 16-го дня после окончания введения модельного раствора.

Заключение

Первичная оценка действия оригинального производного 3-гидроксихиназолина OVF-009 – индуктора ферроптоза в модельных растворах для перорального и парентерального применения – на перевиваемых опухолях мышей показала его противоопухолевую активность. OVF-009 в дозе 75 мг / кг при 5-кратном ежедневном внутрибрюшинном введении вызывал максимальный противоопухолевый эффект на меланоме В-16 на уровне 75 % (p < 0,05) ТРО на 8-й день после окончания введения, на опухоли LLC – высокий, но кратковременный эффект с ТРО = 84 % в 1-й день после окончания введения модельного раствора. OVF-009 в модельном растворе для перорального применения при введении в течение 5 дней per os в дозе 150 мг / кг показал на Са-755 высокий противоопухолевый эффект с ТРО = 76–77 % (p < 0,05) до 8-го дня после окончания введения. На РШМ-5 получен отсроченный эффект ТРО = 73–68 % (p < 0,05) с 8-го по 16-й день после окончания введения модельного раствора.

Проведенная серия экспериментов на опухолевых моделях, осуществленных как при внутрибрюшинном, так и при пероральном введении растворов OVF-009, обобщила данные об эффективных дозах соединения и чувствительности различных опухолевых моделей.

Представленные в мировой научной литературе сведения в области поиска эффективных противоопухолевых лекарственных средств, обладающих уникальным механизмом действия – ферроптозом, открывают перспективы для продолжения исследований. Полученные экспериментальные данные по оценке первичной противоопухолевой активности нового отечественного производного 3-гидроксихиназолина OVF-009 свидетельствуют о значительном потенциале его дальнейшего изучения.